屋顶光伏发电

第３３卷第４期

２０１１年４月

隼电技术Ｈｕａｄｉ蛐Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｖ０１．３３Ｎｏ．４

Ａｐｒ．２０ｌｌ

屋顶光伏发电并网系统在ｌｌＯｋＶ变电站的应用

赵扉，沈红峰，吴伟江

（嘉兴邀力是，濒泼嘉兴３ｌ∞３３）

摘要：针对在１１０ｋＶ变电站配置光伏发电系统展开了研究，提出了利用变电站建筑屋顶装设太阳能光伏电池板，构建势网型光铰发电系统的方案，将辐射歪变电站内鳇太隈能转化隽电能，佟为嫉只ｌ炙麓供电的李｝兖泡派。麓键词：ｌｌＯｋＶ变电站；光伏发电；趱顼；太拜｛毹巾图分类号：１Ｍ

６１５

文献标志码：Ａ文章编号：１６７４一１９５ｌ１２０“）０４—０ｃｒ７０一０５

Ｏ引言

随着煤炭秘石油等化石能源的大量消耗，不可再生熊源正面懈资源枯竭和环境恶化的双重鹾力。开发利用可再生能源是增加能源持续供给能力、改善能源结梅、保障能源安全、逐步恢复囱然环境的重要措施，对建设资源节约型和环境友好穗社会、实现经济社会全面协调可持续发展具有非常莺要的意义。

太阳能是最重要的霹再生能源之一。太阳能发电分为光热发电和光伏发电２类，通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏ＰＶ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）发电。太阳能光茯发电是豢ｊ用太隰毫池半等体材辩的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能，它具有不需要燃料、不污染环境、运行费用少、维护简单、可持续使攥纛无噪声等优点，是来来电能舞发的重点之一。推广光伏发电的发展应用对于推动能源结构优化、减轻能源供应压力、减少二氧化碳等温室气体和主要污染物摊教、糯抉节髓减蒜磊标酶实现其有重要的环境效益、经济效益和社会效益。

本文针对在变电站设计屋顶光伏系统展开研究，穰雳变电靖建筑屋貘装设太阳舷竞茯毫池板，橱建并网型光伏发电系统，将辐射至变电站内的太阳能转化为电能。太阳能光伏发电系统由太阳能光伏电泡阵列、汇流箱、逆变器稻配电柜等死个主要部分组成，电池板产生的直流电经逆变器转化后接至所用降压变压器的３８０Ｖ母线，作为站用负荷供电的补充电源。

伏电池缀、光伏系统电池控剃器、蓄电波稳交／直流逆变器，其中的核心元件是光伏电池组和控制器。光伏并阏发电系统基本组成如图ｌ所承。

（１）光伏电池。在有光照的情况下，电渣吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电匿”，这就是光生伏特效应。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电漉、多晶硅太黧能电滤翻菲晶硅太阳能电渡３种。

（２）控制器作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使震懿控割器类型很多，如双点式控裁器、多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等。

（３）蓍电洼是光茯发电系统中的关键部件，羹ｌ于存储从光伏电池转换来的电力。

（４）交、直流逆变器的功能是交、直流转换，并隧逆变器采愿最大功率跟踪技术，最大限度缝把党伏电池转换的电能送入电网。

圈ｌ舞饫芬霹发毫系统基本缮藏

１．１．２并网方式

目前，太阳能光伏发电系统大致可分为３类：离网光伏蓄电系统、并网光伏发电系统及麓两者混合系统，如蹋２所示。

（１）离网光伏嚣电系统。这是一种常见的太阳能应雳方式，系统魄铰麓单且适应性广，但因蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。

（２）并网光伏发电系统。该系统不设置蓄电池，当黑电负荷较大太鬻蘸嘏力不是时，向电弱赡电，负荷较小或太阳能电力较多时，将多余的电力出

ｌ光伏发电技术及其发展情况

董．１光伏发电系统基本类型１．１．１基本组成

太阳能光伏发电系统的主要部件包括太陬能光

收稿日期：２０ｌＯ—１２一０７

万方数据

第４期赵扉，等：屋顶光伏发电并网系统在１１０ｋＶ变电站的应用

－７ｌ・

售给电网。由于不设置蓄电池，降低了造价。

（３）混合型系统。该系统是介于上述２个方案之间的系统，该系统有较强的适应性，可根据电网的峰、谷电价来调整自身的发电策略，但造价和运行成本比上述２种方案高。

网

蓄悬

蓄电池组Ｌ二＝＝一普南蜘

圆发电机

混合型模块充电控制器

逆变器

⑧＠

蓄需组

囱

图２光伏发电系统构架

１．２太阳能光电建筑的优势

将太阳能光伏发电系统整合于建筑物的应用，已成为太阳能光伏发电的一种发展趋势。从建筑、技术和经济角度来看，太阳能光电建筑有以下优点：

（１）可有效地利用建筑物屋顶和幕墙，无需占用宝贵的土地资源。

（２）可原地发电、用电，在一定距离范围内可节省电站送电网的投资。

（３）能有效地减少建筑能耗，实现建筑节能。（４）光伏组件安装在建筑的屋顶及墙的南立面上直接吸收太阳能，建筑集成光伏发电系统不仅提供了电力，而且还降低了墙面及屋顶的温升。

目前，太阳能光电建筑的发电系统设计容量可以从几千瓦到几百千瓦，甚至上兆瓦，国内的光伏与建筑结合形式各种各样，设备的选型需根据光伏阵列安装的实际情况（如组件规格、安装朝向等）进行优化设计，太阳能光电建筑发电系统大致可分为２种并网发电方式。

（１）集中式并网发电。这种并网方式适合于在建筑物上安装朝向相同且规格相同的光伏阵列，在电气设计时，采用单台逆变器集中并网发电方案实现联网功能，如图３所示。

臣］＿毋一一直交

臣］＿母一一

流流汇防流雷及配防■弘

逆变器

电雷及配计电

量

图３集中式并网发电原理框图

（２）分布式并网发电。这种并网方式适合于在建筑物上安装不同朝向或不同规格的光伏阵列，在电气设计时，可将同一朝向且规格相同的光伏阵列

万方数据

通过单台逆变器集中并网发电，采用多台逆变器分布式并网发电方案实现联网功能，如图４所示。

逆变嚣

园

逆变器

区

嘏电网●ｕ

负载

逆变器

图４分布式并网发电原理框图

２光伏发电技术在１加ｋＶ变电站的应用思路

小规模分布式电源的合理供电对象是本地负荷。对１１０ｋＶ变电站而言，其自身的主要负荷是站用的动力、照明、直流等。因此，光伏发电技术在变电站应用的思路是：它能有效地利用变电站建筑物屋顶装设太阳能电池板，利用太阳能向变电站的站用负荷供电。

变电站的站用负荷采用由主变压器低压侧通过

１０（２０）ｋＶ／３８０Ｖ降压变压器供电。站用负荷要求

具有较高的供电可靠性。因此，向其供电的光伏发电系统拟采用并网运行模式，即站用电由２个电源供电：其一是光伏发电系统，其二是１０（２０）ｋＶ／３８０Ｖ降压变压器。没有太阳能的时段，站用电负荷完全由降压变压器供电；有太阳能的时段，站用电由降压变压器和光伏发电系统共同供电。因此，光伏发电系统的作用是作为站用降压变压器的补充电源，减少降压变压器的供电负荷。

并网运行光伏发电系统相对于独立运行系统有许多优势：无需蓄电池和双向整流逆变设备，减小了投资成本和设备占地面积；无需对报废电池进行处理，避免了对环境的污染，还避免了蓄电池组充、放电过程中的能量损失。

３设计方案

３．１安装规模

根据光伏发电系统在智能变电站的应用定位（即站用降压变压器的补充电源），其发电规模应根据２个方面来确定：一是可利用的屋顶建筑面积，二是所用电负荷。

以嘉兴地区为例，应用最为广泛的是浙江省电力公司标准配送式变电站通用设计半户内ＧＩｓ方案（１ｌｏ—Ｂ—ＥＲ一２），配电装置采用平屋面，配电装置楼楼顶总面积为８９８ｍ２，可利用面积为３６０ｍ２，可

・７２・

华电技术第３３卷

安装的太阳能电池阵列面积达２７０ｍ２，最大输出电能为３４．６５ｋＷ。据统计，同地区同规模１１０ｋＶ变电站掰蔫电誉规负荷（本考虑特殊操作、慈工受荷）为

６０

能发电系统，如果有一组系统检修或发生故障，另一组仍可以运行，可靠性较高；缺点是方案２（２套逆变设备）的造价毖方案ｌ（仪采用ｌ套邀变设备）的造价高。

考虑到在ｌｌＯｋＶ变电站设置光伏发电系统的经济可行性，采溺方案｜。

ｋＶ・Ａ左右，最大不超过１００ｋＶ・Ａ。作为降压

变压器的补充电源，该安装规模可满足要求。３．２光伏发电系统组成方案

１１０一Ｂ—ＥＲ一２方案是一期建设２台８０

０００

３．３接入站用电系统电压等级分析

光伏发电系统的逆变器有３种形式：工频变压器绝缘方式、高频变题器绝缘方式纛无变匿器方式。工频变藤器逆变器体积大、质量大，防雷性能和抑制噪声性能优良，输出交流电压可根据接入系统的霈要进行设计，餐造价高；高频变压器绝缘方式的逆变器体积小、质量小，但内部结构复杂；无变压器的逆变器体积小、质量小、成本低、可靠性高，但输出交流电压局限于２２０／３８０Ｖ，需配置升疆变压器接入系统。

该方案拟选用无变压器方式的逆变器，逆变器交流侧输出电压为３８０Ｖ。光伏发电系统具体构成方案如图５所示。

ｌｌＯｋＶ珏段

ｋＶ・Ａ主变雁器，每台燕变压器配置ｌ台站用降压变疆器，每台容量ｌ∞ｋＶ・焘。对魏，光伏发电系统的分组方式ｖ可以考虑２种方案。

（１）方案ｌ，将所有太阳能电池阵列组合成ｌ组，构建ｌ套光伏发电系统，｛乍为ｌ台站用降匿变压器的补充电源。同时可适当加大该降压变压器供电负荷在所有站用负荷中的比例。

（２）方案２，将太阳能电池阵列分为２组，构建２套光伏发电子系统，分别作为２台所用降压变压器的补充逛源。每套光伏发电子系统的规模霹以按照２台降压变匿器的负荷规模比例来确定。

与方案１相比较，方案２的优点是有２套太阳

ｌｌＯｋＶ

ｌ段

图５光伏发电系统廒用方案组成示意图

３。４主要设备选择及枢置

图５所示的光茯发电系统包括电泡援阵列、汇流箱、逆变器、配电柜等几个部分，本文仅提出太阳能电池组件和逆变器的技术参数。

３．４．１

以ＳＵＮｒＩ．董：Ｃ珏公司生产的Ｓ，ｌ＇Ｐ１６５Ｓ一２４／Ａｃ电池组件为铡，其主要技术参数见表ｌ。

考虑太阳能电池阵列之间需留有适当距离以及屋顶朝内，智能变电站可利用的屋顶建筑瑟积为

‘

太阳能电池组件选择与阵列设计

３６０ｍ２，可安装的太阳能电池阵列面积达２７０ｍ２，最大输出电能约３４．６５ｋｗ。太阳能电池阵列形式见表２。

３．４．２汇流箱及逆变器

多个太阳能电池板的出线经汇流箱（如图６所示）汇集，输出的电力集中送往逆变器，由逆变器的

电池板阵列是多个太阳能电池板串联和并联的组含，其组合方式应根据场地条件以及电压、瞧流水平等因素来综合考虑。弱前，高效能晶体硅太阳能电池的光电转换效率已达２ｌ％以上，大批量生产的单爨硅光伏电池组件的光电转换效率为１４％左右。

万方数据

第４期赵扉，等：屋顶光伏发电并网系统在ｌｌＯｋＶ变电站的应用

・７３・

表ｌ蘩耄泡技拳参数《由ＳＵＮ糯￡Ｈ公司撬供》

项目

技术参数

最大输出功职／Ｗ１６５

簇定舞路毫封妙Ｖ氍

额定短路电流／Ａ

５．０５

最大输出功率下＿工作电压／Ｖ

３４．８焱大籍窭功搴节工作毫藏豫

毒。６６

最高系统电愿／ＶｌＯ∞

标准使用温度／℃４８±２

使薅溢魔范鬻／℃

一∞一＋８５

尺寸（长ｘ宽×嵩）／唧

１５８０×８０８×３５

质量／ｋ

１５．５缀件使用寿《妙年

２５

龟池串刿Ｉ《＋）惫涟事巅２《＋》魂｝畦串弼３ｆ＋｝电池串列４（＋）电池串列５（＋）电池串列６（＋）惫涟枣秀ｌ《．）电池串列２（－）电池串列３（一）电池串列４（一）嗽池串列５（－）壤逸率捌６（Ｉ｝

图６光伏阵列汇流箱

襁位毒动跟踪监控功熊自动形成大俸均衡的Ａ，Ｂ，Ｃ兰相３８０Ｖ电源，再分别连接列太阳能光伏发电系统专用的交流配电柜，通过保护开关同站用电母线连接。逆变器参数觅袭３。３．４．３系统保护监控

为实现对光伏发电系统的监测，可在交流配电概安装数字斌光茯发毫壹漉保护测控装置（蟊翦已有四方电气公司等数个自动化设备生产厂商可提供此类装置），装置具备多个直流阐路的保护和测量功能，内部没计采用模块讫方式，模块选配霹援据瑰场实际情况自由组合，根据不同模块的组合可适应现场不同回路数的需求。装置主要包括多回路模拟量的采集（电压、电流霹选配）、多回路低压耀锬过流保护、过电压保护、过电流保护、多路开关位置采集及多路开关控制功熊。同时装置还应提供多回路低电压告警、过电歪告警等功能。

一般来说，向站用变压器供电的光伏发电系统

万方数据

袭３逆变瀑参数

尺寸（长ｘ宽ｘ高）／㈣

质量／ｋｇ

可以在碍逆流的势网方式下王作。如果系统需要在不可逆流的并网方式下工作（酃站用降压变压器不能倒送电力），则可以设置逆向功率保护，即当检测到供电变压器次级处的逆流为逆交器额定输出电流的５％时，逆向功率保护应在Ｏ．５—２．Ｏ８内将光伏

系统与电网断开。

变电站监控系统应具备光伏发电系统接人与管理功能，主要包括电源功率预测功能和控制功熊。电源功率预测功能是根据天气信息（如光照强度）采用已建立酶数学模型来实对预测光伏电源凄力，制定预测曲线；控制功能是通过光伏发电系统装设的监控装置实现对光伏发电系统的控制。３．５太阳缝电漶阵雾ｌ最佳馁角和霸囱

屋顶的倾斜角和太阳能电池阵列的安装方位是

太阳能电池组件布置的主要影响因素。太阳能电池阵列安装主要有２种方式：一种是褶对屋顼有倾焦安装，另一种是平行于屋顶安装，即无倾角安装。

嘉兴属于北甄热带地区，为季风型气候，根据我国太阳辐射资源带的麓分，该建区属于羹类地区（如图７所示），日照资源一般。为了含理接受辐射光能，太阳能光伏发电板在安装对需要有一定的倾

斜角。倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹

角，该夹角宜接近方阵一年中发电量最大时的最佳倾斜焦度。对于葭南方（方位角秀０。），当颓斜角从水平（倾斜角为０４）开始逐渐向最佳倾斜角过渡时，其日射爨不断增加直到最大值，然后再增加倾斜角，其曩射鬃不断减少。一年孛瓣最佳倾斜受与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。一种简单的倾斜角估计方法是：倾斜角＝所在地区纬度＋５。。嘉兴蟪逸纬度约失３ｌ。，黧５。后约为３６。，因此，智能变电站太阳能发电板倾斜角暂时按

・７４・

华电技术

等方面需采取有效措施。３．６防雷设计

第３３卷

３５。一４０。考虑，方向为正南方。太阳辐射资源带参数见表４。

１２７一１９９７《光伏（ＰＶ）发电系统过

电压保护——导则》，该系统防雷设计如下：

ｌｌ

｝喻尔，寅

根据ｓＪ／Ｔ

（１）防直击雷措施。把所有屋顶电池阵列的钢结构与屋顶建筑的防雷网可靠连接，以达到防直击雷的目的。

（２）防感应雷措施。在汇流柜及配电柜中安装避雷元件。

；尤Ｈｊ写

４结束语

本文提出利用１１０ｋＶ变电站的建筑屋顶装设太阳能光伏发电板，构建并网型光伏发电系统向所用电负荷供电的方案。该方案是结合变电站建设开

图７

中国太阳辐射资源带划分图及数据表４太阳辐射资源带参数

发对太阳能资源加以利用的一种有益尝试，对减少城市污染、抑制二氧化碳等温室气体排放将起到积极的作用。

（编辑：刘芳）

作者简介：

赵扉（１９８０一），女，陕西渭南人，工程师，从事变电工程电气设计方面的工作。

屋顶倾角设计兼顾安装太阳能电池的需要，在承重、倾角方面应合理安排；此外，为抑制太阳能电池阵列的温升，屋顶和太阳能电池阵列之间需留５一１０ｃｍ的间隙；安装支架和基础在抗风压、耐腐蚀

・０＂ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●

沈红峰（１９７７一），男，浙江嘉兴人，工程师，从事电力系统继电保护调试、变电二次安装及工程管理方面的工作。

吴伟江（１９７６一），男，浙江嘉兴人，助理工程师，从事变电安装工程项目管理方面的工作。

ｏ●ｏ●・＝，●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●・：＇●ｏ●ｏ●ｏ●・＝”ｏ●・Ｃ＇●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●

（上接第３４页）高度达不到其要求的高度；该裂缝外有汽轮机。４瓦润滑油进油与回油管道遮挡，一般情况下很难靠近检查。造成漏空气的另一个原因是由于施工人员为了安装便利，擅自在支撑管上打孔，而该支撑管另一端的搭接缝恰恰只焊接了里面，外面没有焊，很多看似几率很低的巧合造成了该漏点的形成。

标准的要求。

６结论

（１）影响凝汽器真空的因素有管道泄漏、凝汽器及低压缸本体泄漏、轴封问题、真空泵出力、循环水管道泄漏等。因此，在真空查漏过程中，要针对可能造成泄漏的原因进行相关试验和检查，认真分析，逐步排除。

（２）氦质普查漏仪是非常有效的负压系统查漏手段。对于采用灌水法而言，它的高度灵敏性能迅速反映出系统漏量的大小。还可通过大面积普查，局部重点细查，最终锁定具体的泄漏点。参考文献：

［１］蔡攸敏，高满生。彭天波．６００Ｍｗ电厂真空系统分析及

查漏［Ｊ］．华中电力，２００９，４（２２）：４４—４９．

５处理后的真空

漏点处理完后，２０ｌＯ年２月１５日，重新启动真空抽干真空。Ａ泵抽干真空至一５４．０３ｋＰａ，电流

１９１．６

Ａ；Ｂ泵抽干真空至５４．６５ｋＰａ，电流１９０．４Ａ；

启动２台真空泵同时抽干真空，真空抽至一７３．３５ｋＰａ，Ａ／Ｂ泵电流分别为１７６．２／１７６．９Ａ。２０１０年２月１６日，机组整套启动，汽轮机在３０００ｒ／ＩＩＩｉｎ的工况下，真空一９１．９ｋＰａ；机组带至１００ＭＷ负荷，真空

一９２．３

ｋＰａ，排汽温度“．５℃；２０１０年２月２３日，机

作者简介：

（编辑：王书平）

组带满负荷３００Ｍｗ，真空一９２．１２ｋＰａ，Ａ／Ｂ真空泵电流１５１．６／０Ａ，排汽温度４６．２℃。机组负荷在２５０ＭＷ下进行真空严密性试验，停Ａ真空泵后真空下降速度１１８Ｐａ／ｍｉｎ，满足国内火电站验收规程优秀

蔡攸敏（１９８ｌ一），男。湖南常德人，助理工程师，工学硕士，从事汽轮机热力经济性的研究工作（Ｅ－删Ｉｉｌ：ｃａｉｙ伽ｌｎｉｎ＠

１６３．伽）。

万方数据

屋顶光伏发电并网系统在110kV变电站的应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

赵扉， 沈红峰， 吴伟江， ZHAO Fei， SHEN Hongfeng， WU Weijiang嘉兴电力局,浙江嘉兴,314033

华电技术

WATER CONSERVANCY & ELECTRIC POWER MACHINERY2011,33(4)

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sldljx201104024.aspx

第３３卷第４期

２０１１年４月

隼电技术Ｈｕａｄｉ蛐Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｖ０１．３３Ｎｏ．４

Ａｐｒ．２０ｌｌ

屋顶光伏发电并网系统在ｌｌＯｋＶ变电站的应用

赵扉，沈红峰，吴伟江

（嘉兴邀力是，濒泼嘉兴３ｌ∞３３）

摘要：针对在１１０ｋＶ变电站配置光伏发电系统展开了研究，提出了利用变电站建筑屋顶装设太阳能光伏电池板，构建势网型光铰发电系统的方案，将辐射歪变电站内鳇太隈能转化隽电能，佟为嫉只ｌ炙麓供电的李｝兖泡派。麓键词：ｌｌＯｋＶ变电站；光伏发电；趱顼；太拜｛毹巾图分类号：１Ｍ

６１５

文献标志码：Ａ文章编号：１６７４一１９５ｌ１２０“）０４—０ｃｒ７０一０５

Ｏ引言

随着煤炭秘石油等化石能源的大量消耗，不可再生熊源正面懈资源枯竭和环境恶化的双重鹾力。开发利用可再生能源是增加能源持续供给能力、改善能源结梅、保障能源安全、逐步恢复囱然环境的重要措施，对建设资源节约型和环境友好穗社会、实现经济社会全面协调可持续发展具有非常莺要的意义。

太阳能是最重要的霹再生能源之一。太阳能发电分为光热发电和光伏发电２类，通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏ＰＶ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）发电。太阳能光茯发电是豢ｊ用太隰毫池半等体材辩的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能，它具有不需要燃料、不污染环境、运行费用少、维护简单、可持续使攥纛无噪声等优点，是来来电能舞发的重点之一。推广光伏发电的发展应用对于推动能源结构优化、减轻能源供应压力、减少二氧化碳等温室气体和主要污染物摊教、糯抉节髓减蒜磊标酶实现其有重要的环境效益、经济效益和社会效益。

本文针对在变电站设计屋顶光伏系统展开研究，穰雳变电靖建筑屋貘装设太阳舷竞茯毫池板，橱建并网型光伏发电系统，将辐射至变电站内的太阳能转化为电能。太阳能光伏发电系统由太阳能光伏电泡阵列、汇流箱、逆变器稻配电柜等死个主要部分组成，电池板产生的直流电经逆变器转化后接至所用降压变压器的３８０Ｖ母线，作为站用负荷供电的补充电源。

伏电池缀、光伏系统电池控剃器、蓄电波稳交／直流逆变器，其中的核心元件是光伏电池组和控制器。光伏并阏发电系统基本组成如图ｌ所承。

（１）光伏电池。在有光照的情况下，电渣吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电匿”，这就是光生伏特效应。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电漉、多晶硅太黧能电滤翻菲晶硅太阳能电渡３种。

（２）控制器作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使震懿控割器类型很多，如双点式控裁器、多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等。

（３）蓍电洼是光茯发电系统中的关键部件，羹ｌ于存储从光伏电池转换来的电力。

（４）交、直流逆变器的功能是交、直流转换，并隧逆变器采愿最大功率跟踪技术，最大限度缝把党伏电池转换的电能送入电网。

圈ｌ舞饫芬霹发毫系统基本缮藏

１．１．２并网方式

目前，太阳能光伏发电系统大致可分为３类：离网光伏蓄电系统、并网光伏发电系统及麓两者混合系统，如蹋２所示。

（１）离网光伏嚣电系统。这是一种常见的太阳能应雳方式，系统魄铰麓单且适应性广，但因蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。

（２）并网光伏发电系统。该系统不设置蓄电池，当黑电负荷较大太鬻蘸嘏力不是时，向电弱赡电，负荷较小或太阳能电力较多时，将多余的电力出

ｌ光伏发电技术及其发展情况

董．１光伏发电系统基本类型１．１．１基本组成

太阳能光伏发电系统的主要部件包括太陬能光

收稿日期：２０ｌＯ—１２一０７

万方数据

第４期赵扉，等：屋顶光伏发电并网系统在１１０ｋＶ变电站的应用

－７ｌ・

售给电网。由于不设置蓄电池，降低了造价。

（３）混合型系统。该系统是介于上述２个方案之间的系统，该系统有较强的适应性，可根据电网的峰、谷电价来调整自身的发电策略，但造价和运行成本比上述２种方案高。

网

蓄悬

蓄电池组Ｌ二＝＝一普南蜘

圆发电机

混合型模块充电控制器

逆变器

⑧＠

蓄需组

囱

图２光伏发电系统构架

１．２太阳能光电建筑的优势

将太阳能光伏发电系统整合于建筑物的应用，已成为太阳能光伏发电的一种发展趋势。从建筑、技术和经济角度来看，太阳能光电建筑有以下优点：

（１）可有效地利用建筑物屋顶和幕墙，无需占用宝贵的土地资源。

（２）可原地发电、用电，在一定距离范围内可节省电站送电网的投资。

（３）能有效地减少建筑能耗，实现建筑节能。（４）光伏组件安装在建筑的屋顶及墙的南立面上直接吸收太阳能，建筑集成光伏发电系统不仅提供了电力，而且还降低了墙面及屋顶的温升。

目前，太阳能光电建筑的发电系统设计容量可以从几千瓦到几百千瓦，甚至上兆瓦，国内的光伏与建筑结合形式各种各样，设备的选型需根据光伏阵列安装的实际情况（如组件规格、安装朝向等）进行优化设计，太阳能光电建筑发电系统大致可分为２种并网发电方式。

（１）集中式并网发电。这种并网方式适合于在建筑物上安装朝向相同且规格相同的光伏阵列，在电气设计时，采用单台逆变器集中并网发电方案实现联网功能，如图３所示。

臣］＿毋一一直交

臣］＿母一一

流流汇防流雷及配防■弘

逆变器

电雷及配计电

量

图３集中式并网发电原理框图

（２）分布式并网发电。这种并网方式适合于在建筑物上安装不同朝向或不同规格的光伏阵列，在电气设计时，可将同一朝向且规格相同的光伏阵列

万方数据

通过单台逆变器集中并网发电，采用多台逆变器分布式并网发电方案实现联网功能，如图４所示。

逆变嚣

园

逆变器

区

嘏电网●ｕ

负载

逆变器

图４分布式并网发电原理框图

２光伏发电技术在１加ｋＶ变电站的应用思路

小规模分布式电源的合理供电对象是本地负荷。对１１０ｋＶ变电站而言，其自身的主要负荷是站用的动力、照明、直流等。因此，光伏发电技术在变电站应用的思路是：它能有效地利用变电站建筑物屋顶装设太阳能电池板，利用太阳能向变电站的站用负荷供电。

变电站的站用负荷采用由主变压器低压侧通过

１０（２０）ｋＶ／３８０Ｖ降压变压器供电。站用负荷要求

具有较高的供电可靠性。因此，向其供电的光伏发电系统拟采用并网运行模式，即站用电由２个电源供电：其一是光伏发电系统，其二是１０（２０）ｋＶ／３８０Ｖ降压变压器。没有太阳能的时段，站用电负荷完全由降压变压器供电；有太阳能的时段，站用电由降压变压器和光伏发电系统共同供电。因此，光伏发电系统的作用是作为站用降压变压器的补充电源，减少降压变压器的供电负荷。

并网运行光伏发电系统相对于独立运行系统有许多优势：无需蓄电池和双向整流逆变设备，减小了投资成本和设备占地面积；无需对报废电池进行处理，避免了对环境的污染，还避免了蓄电池组充、放电过程中的能量损失。

３设计方案

３．１安装规模

根据光伏发电系统在智能变电站的应用定位（即站用降压变压器的补充电源），其发电规模应根据２个方面来确定：一是可利用的屋顶建筑面积，二是所用电负荷。

以嘉兴地区为例，应用最为广泛的是浙江省电力公司标准配送式变电站通用设计半户内ＧＩｓ方案（１ｌｏ—Ｂ—ＥＲ一２），配电装置采用平屋面，配电装置楼楼顶总面积为８９８ｍ２，可利用面积为３６０ｍ２，可

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华电技术第３３卷

安装的太阳能电池阵列面积达２７０ｍ２，最大输出电能为３４．６５ｋＷ。据统计，同地区同规模１１０ｋＶ变电站掰蔫电誉规负荷（本考虑特殊操作、慈工受荷）为

６０

能发电系统，如果有一组系统检修或发生故障，另一组仍可以运行，可靠性较高；缺点是方案２（２套逆变设备）的造价毖方案ｌ（仪采用ｌ套邀变设备）的造价高。

考虑到在ｌｌＯｋＶ变电站设置光伏发电系统的经济可行性，采溺方案｜。

ｋＶ・Ａ左右，最大不超过１００ｋＶ・Ａ。作为降压

变压器的补充电源，该安装规模可满足要求。３．２光伏发电系统组成方案

１１０一Ｂ—ＥＲ一２方案是一期建设２台８０

０００

３．３接入站用电系统电压等级分析

光伏发电系统的逆变器有３种形式：工频变压器绝缘方式、高频变题器绝缘方式纛无变匿器方式。工频变藤器逆变器体积大、质量大，防雷性能和抑制噪声性能优良，输出交流电压可根据接入系统的霈要进行设计，餐造价高；高频变压器绝缘方式的逆变器体积小、质量小，但内部结构复杂；无变压器的逆变器体积小、质量小、成本低、可靠性高，但输出交流电压局限于２２０／３８０Ｖ，需配置升疆变压器接入系统。

该方案拟选用无变压器方式的逆变器，逆变器交流侧输出电压为３８０Ｖ。光伏发电系统具体构成方案如图５所示。

ｌｌＯｋＶ珏段

ｋＶ・Ａ主变雁器，每台燕变压器配置ｌ台站用降压变疆器，每台容量ｌ∞ｋＶ・焘。对魏，光伏发电系统的分组方式ｖ可以考虑２种方案。

（１）方案ｌ，将所有太阳能电池阵列组合成ｌ组，构建ｌ套光伏发电系统，｛乍为ｌ台站用降匿变压器的补充电源。同时可适当加大该降压变压器供电负荷在所有站用负荷中的比例。

（２）方案２，将太阳能电池阵列分为２组，构建２套光伏发电子系统，分别作为２台所用降压变压器的补充逛源。每套光伏发电子系统的规模霹以按照２台降压变匿器的负荷规模比例来确定。

与方案１相比较，方案２的优点是有２套太阳

ｌｌＯｋＶ

ｌ段

图５光伏发电系统廒用方案组成示意图

３。４主要设备选择及枢置

图５所示的光茯发电系统包括电泡援阵列、汇流箱、逆变器、配电柜等几个部分，本文仅提出太阳能电池组件和逆变器的技术参数。

３．４．１

以ＳＵＮｒＩ．董：Ｃ珏公司生产的Ｓ，ｌ＇Ｐ１６５Ｓ一２４／Ａｃ电池组件为铡，其主要技术参数见表ｌ。

考虑太阳能电池阵列之间需留有适当距离以及屋顶朝内，智能变电站可利用的屋顶建筑瑟积为

‘

太阳能电池组件选择与阵列设计

３６０ｍ２，可安装的太阳能电池阵列面积达２７０ｍ２，最大输出电能约３４．６５ｋｗ。太阳能电池阵列形式见表２。

３．４．２汇流箱及逆变器

多个太阳能电池板的出线经汇流箱（如图６所示）汇集，输出的电力集中送往逆变器，由逆变器的

电池板阵列是多个太阳能电池板串联和并联的组含，其组合方式应根据场地条件以及电压、瞧流水平等因素来综合考虑。弱前，高效能晶体硅太阳能电池的光电转换效率已达２ｌ％以上，大批量生产的单爨硅光伏电池组件的光电转换效率为１４％左右。

万方数据

第４期赵扉，等：屋顶光伏发电并网系统在ｌｌＯｋＶ变电站的应用

・７３・

表ｌ蘩耄泡技拳参数《由ＳＵＮ糯￡Ｈ公司撬供》

项目

技术参数

最大输出功职／Ｗ１６５

簇定舞路毫封妙Ｖ氍

额定短路电流／Ａ

５．０５

最大输出功率下＿工作电压／Ｖ

３４．８焱大籍窭功搴节工作毫藏豫

毒。６６

最高系统电愿／ＶｌＯ∞

标准使用温度／℃４８±２

使薅溢魔范鬻／℃

一∞一＋８５

尺寸（长ｘ宽×嵩）／唧

１５８０×８０８×３５

质量／ｋ

１５．５缀件使用寿《妙年

２５

龟池串刿Ｉ《＋）惫涟事巅２《＋》魂｝畦串弼３ｆ＋｝电池串列４（＋）电池串列５（＋）电池串列６（＋）惫涟枣秀ｌ《．）电池串列２（－）电池串列３（一）电池串列４（一）嗽池串列５（－）壤逸率捌６（Ｉ｝

图６光伏阵列汇流箱

襁位毒动跟踪监控功熊自动形成大俸均衡的Ａ，Ｂ，Ｃ兰相３８０Ｖ电源，再分别连接列太阳能光伏发电系统专用的交流配电柜，通过保护开关同站用电母线连接。逆变器参数觅袭３。３．４．３系统保护监控

为实现对光伏发电系统的监测，可在交流配电概安装数字斌光茯发毫壹漉保护测控装置（蟊翦已有四方电气公司等数个自动化设备生产厂商可提供此类装置），装置具备多个直流阐路的保护和测量功能，内部没计采用模块讫方式，模块选配霹援据瑰场实际情况自由组合，根据不同模块的组合可适应现场不同回路数的需求。装置主要包括多回路模拟量的采集（电压、电流霹选配）、多回路低压耀锬过流保护、过电压保护、过电流保护、多路开关位置采集及多路开关控制功熊。同时装置还应提供多回路低电压告警、过电歪告警等功能。

一般来说，向站用变压器供电的光伏发电系统

万方数据

袭３逆变瀑参数

尺寸（长ｘ宽ｘ高）／㈣

质量／ｋｇ

可以在碍逆流的势网方式下王作。如果系统需要在不可逆流的并网方式下工作（酃站用降压变压器不能倒送电力），则可以设置逆向功率保护，即当检测到供电变压器次级处的逆流为逆交器额定输出电流的５％时，逆向功率保护应在Ｏ．５—２．Ｏ８内将光伏

系统与电网断开。

变电站监控系统应具备光伏发电系统接人与管理功能，主要包括电源功率预测功能和控制功熊。电源功率预测功能是根据天气信息（如光照强度）采用已建立酶数学模型来实对预测光伏电源凄力，制定预测曲线；控制功能是通过光伏发电系统装设的监控装置实现对光伏发电系统的控制。３．５太阳缝电漶阵雾ｌ最佳馁角和霸囱

屋顶的倾斜角和太阳能电池阵列的安装方位是

太阳能电池组件布置的主要影响因素。太阳能电池阵列安装主要有２种方式：一种是褶对屋顼有倾焦安装，另一种是平行于屋顶安装，即无倾角安装。

嘉兴属于北甄热带地区，为季风型气候，根据我国太阳辐射资源带的麓分，该建区属于羹类地区（如图７所示），日照资源一般。为了含理接受辐射光能，太阳能光伏发电板在安装对需要有一定的倾

斜角。倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹

角，该夹角宜接近方阵一年中发电量最大时的最佳倾斜焦度。对于葭南方（方位角秀０。），当颓斜角从水平（倾斜角为０４）开始逐渐向最佳倾斜角过渡时，其日射爨不断增加直到最大值，然后再增加倾斜角，其曩射鬃不断减少。一年孛瓣最佳倾斜受与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。一种简单的倾斜角估计方法是：倾斜角＝所在地区纬度＋５。。嘉兴蟪逸纬度约失３ｌ。，黧５。后约为３６。，因此，智能变电站太阳能发电板倾斜角暂时按

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华电技术

等方面需采取有效措施。３．６防雷设计

第３３卷

３５。一４０。考虑，方向为正南方。太阳辐射资源带参数见表４。

１２７一１９９７《光伏（ＰＶ）发电系统过

电压保护——导则》，该系统防雷设计如下：

ｌｌ

｝喻尔，寅

根据ｓＪ／Ｔ

（１）防直击雷措施。把所有屋顶电池阵列的钢结构与屋顶建筑的防雷网可靠连接，以达到防直击雷的目的。

（２）防感应雷措施。在汇流柜及配电柜中安装避雷元件。

；尤Ｈｊ写

４结束语

本文提出利用１１０ｋＶ变电站的建筑屋顶装设太阳能光伏发电板，构建并网型光伏发电系统向所用电负荷供电的方案。该方案是结合变电站建设开

图７

中国太阳辐射资源带划分图及数据表４太阳辐射资源带参数

发对太阳能资源加以利用的一种有益尝试，对减少城市污染、抑制二氧化碳等温室气体排放将起到积极的作用。

（编辑：刘芳）

作者简介：

赵扉（１９８０一），女，陕西渭南人，工程师，从事变电工程电气设计方面的工作。

屋顶倾角设计兼顾安装太阳能电池的需要，在承重、倾角方面应合理安排；此外，为抑制太阳能电池阵列的温升，屋顶和太阳能电池阵列之间需留５一１０ｃｍ的间隙；安装支架和基础在抗风压、耐腐蚀

・０＂ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●

沈红峰（１９７７一），男，浙江嘉兴人，工程师，从事电力系统继电保护调试、变电二次安装及工程管理方面的工作。

吴伟江（１９７６一），男，浙江嘉兴人，助理工程师，从事变电安装工程项目管理方面的工作。

ｏ●ｏ●・＝，●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●・：＇●ｏ●ｏ●ｏ●・＝”ｏ●・Ｃ＇●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●

（上接第３４页）高度达不到其要求的高度；该裂缝外有汽轮机。４瓦润滑油进油与回油管道遮挡，一般情况下很难靠近检查。造成漏空气的另一个原因是由于施工人员为了安装便利，擅自在支撑管上打孔，而该支撑管另一端的搭接缝恰恰只焊接了里面，外面没有焊，很多看似几率很低的巧合造成了该漏点的形成。

标准的要求。

６结论

（１）影响凝汽器真空的因素有管道泄漏、凝汽器及低压缸本体泄漏、轴封问题、真空泵出力、循环水管道泄漏等。因此，在真空查漏过程中，要针对可能造成泄漏的原因进行相关试验和检查，认真分析，逐步排除。

（２）氦质普查漏仪是非常有效的负压系统查漏手段。对于采用灌水法而言，它的高度灵敏性能迅速反映出系统漏量的大小。还可通过大面积普查，局部重点细查，最终锁定具体的泄漏点。参考文献：

［１］蔡攸敏，高满生。彭天波．６００Ｍｗ电厂真空系统分析及

查漏［Ｊ］．华中电力，２００９，４（２２）：４４—４９．

５处理后的真空

漏点处理完后，２０ｌＯ年２月１５日，重新启动真空抽干真空。Ａ泵抽干真空至一５４．０３ｋＰａ，电流

１９１．６

Ａ；Ｂ泵抽干真空至５４．６５ｋＰａ，电流１９０．４Ａ；

启动２台真空泵同时抽干真空，真空抽至一７３．３５ｋＰａ，Ａ／Ｂ泵电流分别为１７６．２／１７６．９Ａ。２０１０年２月１６日，机组整套启动，汽轮机在３０００ｒ／ＩＩＩｉｎ的工况下，真空一９１．９ｋＰａ；机组带至１００ＭＷ负荷，真空

一９２．３

ｋＰａ，排汽温度“．５℃；２０１０年２月２３日，机

作者简介：

（编辑：王书平）

组带满负荷３００Ｍｗ，真空一９２．１２ｋＰａ，Ａ／Ｂ真空泵电流１５１．６／０Ａ，排汽温度４６．２℃。机组负荷在２５０ＭＷ下进行真空严密性试验，停Ａ真空泵后真空下降速度１１８Ｐａ／ｍｉｎ，满足国内火电站验收规程优秀

蔡攸敏（１９８ｌ一），男。湖南常德人，助理工程师，工学硕士，从事汽轮机热力经济性的研究工作（Ｅ－删Ｉｉｌ：ｃａｉｙ伽ｌｎｉｎ＠

１６３．伽）。

万方数据

屋顶光伏发电并网系统在110kV变电站的应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

赵扉， 沈红峰， 吴伟江， ZHAO Fei， SHEN Hongfeng， WU Weijiang嘉兴电力局,浙江嘉兴,314033

华电技术

WATER CONSERVANCY & ELECTRIC POWER MACHINERY2011,33(4)

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